Model Builder空间选址建模技术
空间分析的重要应用之一就是选址分析,空间选址问题在人们的生产生活、经济发展中都有着非常广泛的应用,如超市、银行、工厂、仓库、急救中心、消防站、垃圾处理中心的空间选址,选址的好坏直接影响到服务方式、效率、成本,进而影响到利润和市场竞争力。恰当的选址会给人民的生活带来便利,降低成本,提高服务效率。因此,选址问题研究有着重大的经济和社会意义。
1 GIS选址适宜性模型
模型是对现实的描述。真实世界的情况比较复杂,模型是简化的,可管理的现实,模型可帮助决策者理解、描述和预测现实世界中的事件。 GIS常用于为某些事物查找最佳位置,一系列规则应用到GIS数据来查找合适的位置,适宜性建模常用的有二元适宜性模型和加权适宜性模型。
1.1二元适宜性模型
二元适宜性模型在选址分析中具有重要作用,是对空间建模最简单的实现,其原理是对所有选址影响因素划分为“好”和“坏”两类,适宜性选址时只有“适宜”和“不适宜”的区分,没有“次好”,分类比较简单,输出时将所有要素做叠加,使用地图代数的逻辑与、乘或加来合并这些图层,在考虑多个因素时比较简单。
图1:二元适宜性模型
1.2加权适宜性模型
加权适宜性模型在选址分析中应用较广,它弥补了二元适宜性模型的不足,所有要素都有相对重要性。加权适宜性模型把所有要素的重要性划分为若干个等级,级别越高表示适宜性越好。但适宜性等级的确定比较复杂,需要综合考虑多种因素,一般要设立专业团队来定义模型,评估合理的适宜性权重,并经过反复验证分析结果,加权适宜性模型建立的时间较长,要投入更多的时间和精力。
图2:加权适宜性模型
2 滑雪场选址分析模型建立
2.1 滑雪场选址条件
滑雪场选址主要应考虑下列三大因素:自然条件适宜、开发成本较低、基础设施完善。其中自然条件主要考虑坡度、雪深、日照条件三个因素;开发成本主要考虑土地所有权、地表覆盖植被类型、土壤类型三个条件;基础设施条件主要考虑交通设施和供电系统。
根据以上条件分别准备相应基础数据,所有数据均为栅格图层。ArcGIS软件提供了多种栅格分析工具,并且栅格数据具有简单的数据结构,进行代数运算时速度较快,因此选用栅格数据进行分析。
选址条件 |
考虑因素 |
数据 |
自然条件适宜 |
坡度 |
Slop |
雪深 |
Snow |
|
日照时间 |
Sun |
|
开发成本较低 |
土地所有权 |
Ownership |
地表覆盖植被类型 |
Landcover |
|
土壤类型 |
Soil |
|
基础设施完善 |
交通设施 |
Travel |
供电系统 |
Power |
表1:滑雪场选址条件
2.2数据分析及评价指标的计算
地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面,进行叠加产生一个新数层的操作,其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。叠加分析根据数据结构的不同,通常分为栅格数据的叠加分析和矢量数据的叠加分析。
叠加分析时,为体现不同要素对选址影响的差异,提高关键性因素的影响,可用权重对要素的重要性加以区分,重要的因素赋予较大的权重值。利用ArcGIS的Weighted Overlay工具对所有的重分类数据按照指定的权重进行合并。确定权重值的方法有很多,主要有主观判断、经验判定(如经验权数法、专家咨询法等)和数学方法(如主成分分析法、层次分析法、逐步回归法等),考虑到在滑雪场选址中各因素的重要性,设定权重值如下表所示:
子模型名称 |
影响因子 |
因子权重 |
子模型权重 |
Terrain Suitability |
Slop |
30% |
50% |
Snow |
50% |
||
Sun |
20% |
||
Cost Suitability |
Ownership |
50% |
20% |
Landcover |
20% |
||
Soil |
30% |
||
Access Suitability |
Travel |
70% |
30% |
Power |
30% |
表2:各影响因素权重值
在对输入栅格数据做叠加分析时,按照下列公式进行加权叠加计算, 计算公式为:
2.3模型构建
模型的形成过程实际是解决问题的过程,一般步骤为:添加输入数据、添加空间处理工具、为数据和工具设置关联关系、设置参数、运行模型。按照以上步骤在ModelBuilder环境下创建滑雪场选址分析模型,在Model Builder下创建的模型如下图所示。
图3:滑雪场选址加权适宜性模型
3 评价结果分析
如下图所示为选址分析结果,所有栅格像元值按适宜性等级用渐变色做渲染,等级越低表示越不适宜建滑雪场,等级越高表示综合考虑自然条件、开发成本、基础设施等条件后,较适合建设滑雪场的区域,等级为9的是最适合的区域。通过参考图面显示的分析结果,能够对施工选址起到科学指导作用,避免了因盲目施工带来的各种隐患。
图4:滑雪场选址适宜性分析结果
创建加权适宜性选址分析模型后,为方便模型反复利用,可在模型中将输入数据和输出数据设置为参数,将模型封装为工具,并加载到ArcToolBox工具箱中作为自定义模型工具使用,模型复用性提高了选址分析的工作效率。
图5:加权适宜性选址分析工具主界面
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